專利名稱：用于檢測壓縮機中的喘振和重設喘振裕度的裝置和方法
技術領域：
本文公開的主題的實施例總體上涉及在基于排氣壓力的變化中的模式識別檢測出發生喘振事件之后重設喘振裕度的方法和裝置。
背景技術：
離心壓縮機是一類徑向流動的耗功(work-absorbing)渦輪機械。在離心壓縮機中，通過經由壓縮機的轉子或葉輪的旋轉對連續的流體流增加動能/速度而升高壓力。離心壓縮機頻繁用于天然氣的管道輸送以使來自生產地的氣體移動至消費者，用于精煉廠、 制冷系統、燃氣渦輪機等。離心壓縮機的操作可能受喘振的發生影響。經過壓縮機的流體流的壓力從在壓縮機的輸入處的喘振壓力升高到在壓縮機的輸出處的排放壓力。喘振現象發生在壓縮機不能增加足夠的能量以克服系統阻力時，這導致流量和排放壓力迅速下降。喘振可伴有高振動、 升溫和軸向推力的迅速改變。這些效應可能損壞壓縮機。包括壓縮機的大部分系統設計成承受偶爾的喘振。然而，反復和長時間持續的喘振可能導致災難性的故障。在喘振事件期間的系統操作是不穩定的。因此，工程師通過調節輸入壓縮機和從壓縮機排放的流體的壓力的比值(rate)、流體流量或可以控制的其它參數來設法遠離壓縮機的穩定極限操作壓縮機。喘振裕度提供了壓縮機的操作狀態與喘振狀態的接近程度的衡量。可使用各種參數來評價喘振裕度。例如，喘振裕度可為工程師認為安全(即，預計不會發生喘振)的進入壓縮機的流體流量輸入與可能發生喘振所處的喘振流體流量的比值，除流體流量以外所有其它操作條件(例如，喘振壓力和排放壓力的比值)都相同。圖1示出了包括膨脹機10和壓縮機20的常規系統1的圖。常規系統1包括提供從壓縮機20的輸出32到壓縮機20的輸入34的流路的防喘振流動再循環回路30。喘振檢測裝置40和防喘振閥50沿著防喘振流動再循環回路30定位。防喘振流動再循環回路30 也可包括氣體冷卻器60和流動元件70。取決于防喘振閥50的操作狀態，可從壓縮機20的輸出32到壓縮機20的輸入34 回收氣流。當檢測裝置檢測到喘振趨勢時，防喘振流動閥50操作以通過調節流量來破壞喘振循環，以逆轉喘振趨勢。通常，防喘振控制和喘振檢測是獨立的。常規的喘振檢測僅可使系統跳機(trip)。喘振沖擊是以喘振趨勢的出現為特征的事件。由于喘振事件潛在的災難性效應， 希望以充分的喘振裕度來操作系統，從而避免任何喘振事件的發生。喘振檢測裝置40可通過監視在壓縮機20的輸出32處的排放壓力(pd)來檢測喘振趨勢的出現。通常，當排放壓力迅速降低時檢測出喘振趨勢(即，基于排放壓力相對于時間的一階導數)。排放壓力的一階導數在圖1中的喘振檢測裝置40中機械地算出，但它也可備選地基于以下參考圖2所述的電子喘振檢測裝置中的信號處理以電子的方式獲得。圖2示出了常規電子喘振檢測裝置100的方框圖。排放壓力(V)輸入到計算方框 110和加/減方框120。時間參數(T)也輸入到計算方框110。計算方框110輸出與利用帶有時間常數T的一階延遲濾波器獲得的排放壓力(V)成正比的值。加/減方框120將由方框110輸出的值減去排放壓力，并向比較方框130輸出等于-pdTS/(l+TS)的值(A)(以拉普拉斯變換命名法表示)。如果從方框120收到的值(A) 大于分開輸入到比較方框130的預定值(B)，則比較方框130向事件計數器方框140發送信號。事件計數器140在預定的時間間隔Cnwfi)內記錄從比較方框130收到的代表喘振沖擊的信號的數目，該數目的值分開輸入到事件計數器140。如果在等于預定時間間隔 (T3_)的周期期間發生兩次或更多次喘振沖擊，則事件計數器140輸出警報信號。如果在等于預定時間間隔CHrafi)的周期期間發生三次或更多次喘振沖擊，則事件計數器140輸出跳機信號，用信號通知系統即將來臨的跳機(SM亭機)。常規喘振檢測具有喘振沖擊檢測僅依賴于瞬時排放壓力斜率(即，排放壓力的第一導數)的缺點。然而，典型地在喘振趨勢之后出現的排放壓力相對于時間的模式 (pattern)具有更復雜的特征。例如，在排放壓力在相對短時間內突然下降之后，達到最低壓力值，且隨后排放壓力再次升高。這種喘振模式的常規識別是不可靠的，因為它僅考慮了排放壓力在喘振沖擊開始時的第一時間導數。另外，如果防喘振控制器基于錯誤地配置的喘振線操作，常規系統未提供復位動作，常規系統的唯一響應是系統的跳機。例如，如果裕度相對于實際喘振線設定得過低，則經由回路30的防喘振控制無法維持通過壓縮機的最低安全流量并且可能以也取決于防喘振閥50的關閉速度的頻率而出現喘振趨勢循環。常規系統1的另一個缺點在于對排放壓力的時間導數施加的放大與用于確定喘振沖擊的出現的預定閾值有關。因此，希望提供避免前述問題和缺陷的系統和方法。
發明內容
根據一個示例性實施例，一種流體輸送系統包括(a)壓縮機，其構造成升高經過其中的流體流的壓力，(b)防喘振流動再循環回路，其構造成從壓縮機的排放輸出到壓縮機的輸入選擇性地重新定向經過壓縮機的流體流的一部分，以及(c)控制器，其連接到防喘振流動再循環回路和壓縮機上，并配置成(i)基于壓縮機的排放壓力的變化、排放壓力的比值和排放壓力的比值的改變率檢測喘振事件，以及(ii)基于在喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設以流體輸送系統的操作為特征的喘振裕度。根據一個示例性實施例，一種用于包括壓縮機的流體輸送系統的方法包括(i)基于壓縮機的排放壓力的比值和排放壓力的比值的改變率檢測喘振事件的開始，(ii)在喘振事件開始之后，監視該壓力直到排放壓力降到預期的低排放壓力值以下，(iii)在排放壓力已降到預期的低排放壓力值以下之后，當排放壓力的比值變成正值時檢測喘振事件的結束，以及(iv)在喘振事件結束之后，基于在喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設喘振裕度。根據另一個實施例，一種控制器具有(i)接口，其配置成接收來自壓縮機的排放壓力值，并輸出信號和警報，( )喘振事件檢測單元，其連接到接口上并配置成基于排放壓力的變化、排放壓力的比值和該比值的改變率檢測壓縮機中的喘振事件，以及(iii)喘振裕度重設單元，其連接到喘振事件檢測單元和接口上，并配置成在喘振事件檢測裝置檢測出喘振事件在上述變化中的模式之后相對于在喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設喘振裕度。
結合在說明書中并構成說明書一部分的附圖示出一個或更多個實施例，并連同描述一起解釋這些實施例。在附圖中圖1是包括壓縮機和機械喘振檢測裝置的常規系統的示意圖；圖2是常規電子喘振檢測裝置的框圖；圖3是當喘振趨勢出現時排放壓力的變化的曲線圖；圖4是根據一個實施例的包括壓縮機的系統的示意圖；圖5是根據一個實施例用于檢測喘振和重設喘振裕度的方法的流程圖；圖6是根據一個實施例的檢測喘振事件的開始的流程圖；圖7是表示根據一個示例性實施例的排放壓力的第一導數、排放壓力的第二導數和排放壓力與初始值的偏離在喘振事件期間的變化的曲線圖；圖8是根據一個示例性實施例的實施喘振事件的開始的檢測的電路的方框圖；圖9是根據一個示例性實施例的監視排放壓力降低的流程圖；圖10是根據一個示例性實施例的執行降低的排放壓力的監視的電路的方框圖；圖11是根據一個示例性實施例的當排放壓力的第一導數指示排放壓力升高時檢測喘振事件的結束的流程圖；圖12是根據一個示例性實施例的實施當排放壓力的第一導數指示排放壓力升高時檢測喘振事件的結束的電路的方框圖；圖13是根據一個示例性實施例的實施喘振裕度的重設的電路的方框圖；圖14是根據一個示例性實施例的控制器的方框圖；以及圖15是示出了根據一個示例性實施例的在包括壓縮機的系統中處理喘振事件的效果的曲線圖。
具體實施例方式以下對示例性實施例的說明參照了附圖。不同附圖中相同的參考標號表示相同或相似的元件。以下詳細描述不限制本發明。相反，本發明的范圍通過所附權利要求來限定。 以下實施例為簡單起見關于包括壓縮機和防喘振流動再循環回路的氣體系統的術語和結構進行說明。然而，以下說明的實施例并不限于這些系統，而且可適用于需要避免渦輪機械的反復的喘振循環的其它系統。貫穿說明書對“一個實施例”或“一實施例”的說法意指結合實施例所述的特定特征、結構或特點包括在所公開的主題的至少一個實施例中。因此，在貫穿說明書的各個位置出現的措辭“在一個實施例中”或“在一實施例中”不一定指的是同一實施例。此外，特定特征、結構或特點可采用任何適當的方式結合在一個或更多個實施例中。圖3是當喘振趨勢出現時排放壓力的變化的曲線圖。在以下描述中，喘振事件指的是在觀察到喘振趨勢之后的變化。本領域技術人員理解的是，防喘振閥的打開逆轉了喘振趨勢。可基于代表排放壓力(Pd)在喘振事件期間的變化的模式的特征來鑒別喘振事件。 在喘振事件開始200時，排放壓力迅速降低。排放壓力的比值的絕對值增加(實際值為負， 因為排放壓力降低)。排放壓力的比值的改變率的絕對值也增加(實際值降低，因為它為負值)。因此，在喘振事件期間，排放壓力在時間間隔Atdrap期間以量Apd下降。壓力下降的量Apd在喘振開始時可在排放壓力與吸入壓力(即，在壓縮機吸入處的壓力)之差的已知百分比(例如，12%)左右。假設防喘振流動再循環回路存在，則不預期排放壓力顯著降到低預期值210以下。從當排放壓力Δ、_開始下降時直到排放壓力開始升高的時間間隔經常也在已知的時間值左右，例如，從當已觀察到喘振事件開始時起2. 5s。如果在預定時間間隔(大于上述已知值)期間，排放壓力并未下降到低排放壓力預期值以下，則系統可認為尚未發生需要裕度重設的喘振事件。在達到最低值之后，排放壓力升高，例如，220。當排放壓力升高時，排放壓力的比值變成正值。圖4是根據一個示例性實施例的包括膨脹機410和壓縮機420的系統400的示意圖。系統400包括提供從壓縮機420的輸出432到壓縮機420的輸入434的流路的防喘振流動再循環回路430。基于排放壓力在壓縮機的輸出432處的變化，控制器440檢測喘振事件。控制器 440可檢驗多個排放壓力變化特征。例如，當排放壓力的比值超過預定值時控制器440可檢測出喘振事件的開始，從而根據排放壓力的比值的改變快速下降。然后，控制器440可監視排放壓力和排放壓力的比值直到排放壓力變成低于低預期值。控制器440然后可在該比值變成正值時檢測喘振事件的結束。繼喘振事件之后，控制器440可輸出重設警報信號并提供用于操作壓縮機的新喘振裕度值。當喘振趨勢出現時，防喘振流動再循環回路430上的防喘振閥450開啟以逆轉喘振趨勢。防喘振流動再循環回路430也可包括氣體冷卻器460和流量測量元件470。圖5表示根據另一個實施例的用于喘振檢測和裕度重設的方法500的流程圖。在步驟S510，基于排放壓力的比值和排放壓力的比值的改變率的值檢測喘振事件的開始。在步驟S520，監視排放壓力直到該壓力下降到低預期值以下。在步驟S530，當排放壓力的比值指示排放壓力增加時檢測出喘振事件的結束。因此，步驟S510、S520和S530識別喘振事件期間的排放壓力變化。在步驟S540， 重設喘振裕度以避免再次發生喘振。與常規方法相比，其中對喘振趨勢的出現的唯一響應是使系統跳機(例如，對于圖2中的常規電子喘振檢測裝置在三次沖擊之后)，在根據本節中描述的各種實施例的方法和系統的一部分中，重設喘振裕度，該重設使得喘振事件的另一次出現較不可能(因為經重設的裕度比初始喘振裕度更遠離喘振線)。另外，與其中僅鑒別喘振趨勢(即，喘振沖擊)的常規方法相比，在根據各種實施例的方法和系統的一部分中，利用排放壓力、排放壓力的比值和該比值的改變率的變化來鑒別喘振事件的開始，然后監視排放壓力直到其降到預期的低壓力值以下，并且當排放壓力的比值變成正值之后觀察到喘振趨勢的逆轉。因此識別出排放壓力的變化模式的多個特征。圖6是根據一個實施例檢測喘振事件的開始的流程圖。圖6中所示的步驟可視為圖5中的方法的步驟S510的一種可能實施方式。在S552，算出比值Dl和改變率D2。比值Dl表示排放壓力隨時間的變化。在一個實施例中，比值Dl可作為排放壓力相對于時間的第一導數計算。在備選實施例中，可使用排放壓力的拉普拉斯變換Pd(S)乘以變換函數s/(s+l)算出對于降噪一階濾波器的比值D1，從而Dl =PdXs/(s+1)。改變率D2代表比值Dl隨時間的變化。在一個實施例中，改變率D2可作為排放壓力相對于時間的第二導數計算。在備選實施例中，可使用二階降噪濾波器算出改變率D2。為了判斷喘振事件是否有可能發生，在S5M將比值Dl與最大比值(MaxRate)的分數k進行比較(由于排放壓力降低，因此如果k和Max rate為正值，則使用負號)。分數 k和最大比值(MaxRate)具有預定值。例如，分數k可在60%左右。當喘振事件發生時，排放壓力迅速降低。如果比值Dl保持大于最大比值的分數(在S5M的“否”分支)，則排放壓力緩慢降低且預期無喘振事件。如果比值Dl小于最大比值的分數(在S5M的“是”分支)，則在S556將改變率D2 與最大比值改變(MaxRateChange)進行比較。只要改變率D2保持大于(-MaxRateChang)， 就預期無喘振事件(在S556的“否”分支)。使用第二導數檢測指示喘振開始的Dl的突然 (即，瞬時)快速下降。如果改變率D2超過最大改變率(在S556的“是”分支)，則喘振事件有可能發生并且在S558將排放壓力pd、吸入壓力Ps和喘振參數Par的當前值作為基準值PdU和 I^ai^F 存儲。喘振參數可為通過壓縮機的流量與已知在相同的壓縮機壓力比下發生喘振的流量之間的比值。基于喘振參數的該定義，喘振參數是流量參數相對于壓力比值的二維圖示中的喘振線上的參數。喘振裕度是低于其防喘振控制打開防喘振閥以將喘振參數維持在喘振裕度值的喘振參數值。圖6中所示的步驟S552、S554, S556和S558完成檢測喘振事件的開始。排放壓力及其第一和第二導數在實際喘振事件期間的變化方式在圖7中示出。圖 7中的圖示線601表示(以任意單位)排放壓力相對于時間的第一導數(即，根據一個實施例的Dl)。圖7中的圖示線602表示(以任意單位)排放壓力相對于時間的第二導數(即， 根據一個實施例的D2)。圖7中的圖示線603表示排放壓力與所存儲的初始排放壓力值的偏離(以百分比為單位)。圖8是根據一個實施例的實施喘振事件的開始的檢測的電路700(電子、軟件、硬件或其組合)的方框圖。方框710和720基于排放壓力Pd的輸入值分別計算比值Dl和改變率D2。在方框730和740中，將算出的Dl和D2分別與最大降低率(-MaxRate)的分數K 以及最大降低改變率(-MaxRateChange)進行比較。如果⑴比值Dl小于(-KXMaxRate)， 并且(ii)改變率D2小于(-MaxRateChange)，則電路750向電路760發送信號，觸發電路 760將排放壓力Pd、吸入壓力Ps和喘振參數Par的當前值作為基準值Pd_F、ps_F和par_F存儲。圖9是根據一個實施例的監視排放壓力降低直到排放壓力變成低于低預期壓力的流程圖。圖9中所示的步驟可視為圖5中的方法的步驟S520的一個可能的實施方式。
在S782，啟動配置成測量自喘振事件開始起的時間(Trafi)的計時器。如果在S784 的比較表明自喘振事件開始起的時間(Tws)已超過預定最長時間(MaxT)(即，在S784 的“是”分支)，則喘振沖擊不太可能再繼續，并因此重置喘振檢測邏輯。預定的最長時間 (MaxT)是估計的喘振事件的最長持續時間。如果在S784的比較表明自喘振事件開始起的時間(T·)尚未超過預定的最長時間(即，在S784的“否”分支)，則在S786將比值Dl與最大比值(MaxRate)的分數f進行比較。執行步驟S784和S786直到比值Dl變成小于(-MaxRate X f)(即，在S786的“是”分支)。然后在S788將當前排放壓力Pd與低預期壓力進行比較。低預期壓力是存儲的排放壓力的值Pd_F與預期的最大壓力下降(MaxPFall)之差。預期的最大壓力下降可為存儲的排放壓力的值Pt^F與存儲的吸入壓力的值PS_F之差的預定分數g (例如，預定分數g可為 12% )。如果在S788的比較表明排放壓力不低于低預期值(即，在S788的“否”分支)，則在MaxT內再次執行步驟S784、S786和S788。如果排放壓力低于低預期值(即，在 S788的YES分支)，則完成監視。圖10是根據一個實施例的實施排放壓力的監視直到排放壓力變成低于低預期壓力的電路800(電子、軟件、硬件或其組合)的方框圖。方框810測量自喘振事件開始起的時間(Trafi)并確保該時間不會超過最長時間MaxT。方框820基于排放壓力Pd的輸入值計算比值D1。例如，可利用排放壓力Pd的拉普拉斯變換(Pd(S))乘以變換函數s/(s+l)來計算D1。在另一個實施例中，Dl可作為排放壓力Pd相對于時間的第一導數計算。方框830將算出的Dl與最大降低率(-MaxRate)的分數f進行比較。方框840計算排放壓力的存儲值Pt^F與排放壓力Pd的當前值之差。方框850將通過方框840算出的差與排放壓力的存儲值PJ和吸入壓力的存儲值PS_F之差的分數g進行比較。如果、 振小于MaxT且Dl小于(-fXMaxRate)，則方框840從方框810和830接收信號，并向方框 870輸出信號。如果方框870另外從方框850接收指示通過方框840算出的差大于gX (Pd. F-PS_F)的信號，則方框870輸出指示監視排放壓力的降低完成的信號。圖11是當比值Dl指示排放壓力Pd升高時檢測喘振事件的結束并設定新喘振裕度的流程圖。圖11中所示的步驟可視為圖5中的方法的步驟S530和S540的一個可能的實施方式。類似于S784的步驟S910判斷自估計的喘振事件的開始以來的時間(Trafi)是否已超過最長時間以檢測喘振。如果S910判斷自喘振事件開始以來的時間(Trafi)已超過最長時間(即，在S910的“是”分支)，則喘振檢測已持續長于認為對于喘振沖擊而言明顯的預定時間。在此情形中，該方法結束并重置喘振檢測邏輯使其返回以監視排放壓力，從而鑒別喘振趨勢的發生。如果自喘振事件開始以來的時間(Trafi)尚未超過最長時間(即，在S910的“否” 分支)，則步驟S920判斷比值Dl為正值(S卩，大于0)。如果比值Dl為正值，則排放壓力升高，這意味著喘振事件結束。喘振事件的完成在S930標注。在S940，設定新喘振裕度。圖12是當排放壓力的第一導數指示排放壓力升高時實施喘振事件的結束的檢測的電路950(電子、軟件、硬件或其組合)的方框圖。方框952基于排放壓力Pd的輸入值計算比值D1。例如，可利用Pd的拉普拉斯變換乘以變換函數s/(s+)來計算D1。如果算出的Dl的值為正值(即，大于0)，則方框954向方框956輸出信號。方框956是輸出重設信號——其為由方框％4輸出的信號——的計時器，保持“True”足夠長(例如，1秒)，以確保旨在重設裕度而不會出現跟隨純粹的尖峰。在已檢測出喘振事件結束的情況下，接下來討論喘振裕度的重設。圖13是實施喘振裕度的重設的電路960(電子、軟件、硬件或其組合)的方框圖。電路960接收由圖12中的方框956輸出的重設信號。接收重設信號的觸發器電路962可觸發方框964發出重設警報。在收到方框968的重設信號時向選擇裝置970提供存儲在方框966中的重設裕度的先前值。選擇裝置970也從方框972接收喘振參數Par_F的存儲值。方框974向方框976提供名義裕度，其確保重設邏輯只能增加裕度。一旦啟動重設邏輯，選擇裝置970就針對僅一次掃描選擇輸入1 (970的sell是從!^alse到True的重設過渡上的脈沖)。對于這一次掃描，選擇裝置970的輸出為Par_F*1.21(意味著流量超過喘振極限10% )。在接下來的掃描中，sell變成i^alse但sel2保持活動，從而維持在前面的掃描算出的裕度(970的輸入 2)。作為輸入接收sell (其為閉止的重設邏輯字節)、CMD (其為名義喘振裕度)和 ^1(其為經重設的裕度)的第二選擇裝置980輸出新喘振裕度。方框982限制新裕度的降低率以確保當重置重設邏輯(例如，經由觸發器電路962的R輸入)時，系統朝存儲在方框 974中的名義裕度操作防喘振閥，而不會發生能夠導致不穩定或破壞性的瞬態的突然改變。圖14是根據另一個實施例的控制器1000的方框圖。控制器1000包括構造成從壓縮機接收排放壓力值并輸出信號和警報的接口 1010。控制器1000還包括喘振事件檢測單元1020，其連接到該接口上并構造成基于排放壓力、排放壓力的比值和該比值的改變率的變化檢測壓縮機中的喘振事件。控制器1000還包括喘振裕度重設單元1030，其與喘振事件檢測單元1020和接口 1010連接，并配置成相對于在喘振事件開始時記錄的喘振參數重設喘振裕度。喘振裕度重設單元1030的一個實施例可為圖13中的電路960。該喘振事件檢測單元可包括第一電路1040，第一電路1040與接口 1010連接并配置成基于排放壓力的比值和該比值的改變率檢測壓縮機中的喘振事件的開始。第一電路 1040的一個實施例可為圖8中的電路700。喘振事件檢測單元1020還可包括第二電路1050，第二電路1050與第一電路1040 和接口 1010連接，并配置成監視排放壓力直到排放壓力變成低于低預期排放壓力。第二電路1050的一個實施例可為圖10中的電路800。喘振事件檢測單元1020還可包括第三電路1060，第三電路1060與第二電路 1050、喘振裕度重設單元1030和接口 1010連接，并配置成當排放壓力的比值變成正值時檢測喘振事件的結束。第三電路1060的一個實施例可為圖12中的電路950。喘振事件檢測單元1020還可包括計時器1070并且可配置成當喘振事件持續時間長于認為對于壓縮機而言安全的預定時間時輸出警報。控制器1000還可包括緩沖器1080，緩沖器1080與喘振事件檢測單元和重設單元連接，并配置成當喘振事件檢測單元檢測出喘振事件的開始時存儲排放壓力、吸入壓力和喘振參數的值。圖15是示出了關于處理包括壓縮機的系統中的喘振事件的一個實施例的效果的曲線圖。該曲線圖的X軸線表示時間。排放壓力表示為線1090。在Tl處，喘振事件開始且排放壓力的比值增加。該實施例然后固定排放壓力pd、吸入壓力Ps和喘振參數Par的當前值作為基準值Pd_F、Ps_F和Par_F存儲。根據上述各種實施例，監視在排放事件期間的排放壓力變化的模式，并且當排放壓力在T2處開始增加時，實施例繼續進行重設喘振裕度。例如，如圖14中的線1093所示，如果根據預期喘振將初始裕度設定在10%，則根據檢測出的喘振在T2將經重設的裕度設為10%。假設當喘振參數具有1. 1倍于預測的喘振值的初始值時喘振事件已發生，則在設定新的喘振裕度之后，在T2之后，系統操作以便喘振參數為不小于1. 21倍于預測的喘振值，并且就流量而言，1. 1倍于初始值(流量與參數的平方根成正比)。圖15中的線1095示出了重設警報信號。以上公開的示例性實施例提供了基于隨時間識別和監視排放壓力的模式的喘振事件的增強鑒別。當例如已通過更改防喘振閥的狀態以改變通過壓縮機的流體流量而克服喘振事件時，修改喘振裕度以避免喘振事件的重新出現。因此，如果喘振事件發生，則實施例除使系統跳機以外還提供另外的可能的響應。 此外，使用基于觀察喘振事件存儲的信息(例如，存儲的值)來調節參數(例如，喘振裕度) 以增強系統操作。因此，與僅能夠使系統跳機的常規喘振檢測相比，根據各種實施例的喘振檢測可采用操作系統的方式觸發來實質性的改變(即，喘振裕度的改變)，從而防止喘振事件的發生。所公開的示例性實施例提供了用于檢測喘振事件并監視排放壓力在喘振事件期間的模式繼而重設喘振裕度的裝置和方法。應當理解的是，此描述并非旨在限制本發明。相反，示例性實施例旨在涵蓋包括在如所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍內的替換方案、改型和等同裝置。此外，在示例性實施例的詳細描述中，闡明了許多特定細節以提供對要求專利權的發明的綜合理解。然而，本領域的技術人員應該理解的是，可在不具備這些特定細節的情況下實施各種實施例。雖然在實施例中以特定組合中描述了本發明的示例性實施例的特征和元件，但可在不使用實施例的其它特征和元件的情況下單獨使用或與本文披露的其它特征和元件進行或不進行結合而使用每個特征或元件。此書面描述使用所公開的主題的實例以使本領域的任何技術人員能夠實施所公開的主題，包括制造和使用任何裝置或系統并執行任何結合的方法。本發明可取得專利權的范圍通過權利要求來限定，并且可包括本領域的技術人員想到的其它實例。此類其它實例旨在處于權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種流體輸送系統，包括壓縮機，其構造成升高經過其中的流體流的壓力；防喘振流動再循環回路，其構造成選擇性地重新定向從所述壓縮機的排放輸出到所述壓縮機的輸入經過所述壓縮機的流體流的一部分；以及控制器，其連接到所述防喘振流動再循環回路和所述壓縮機上，并配置成(i)基于所述壓縮機的排放壓力的變化、所述排放壓力的比值和所述排放壓力的比值的改變率檢測喘振事件，并且(ii)基于在所述喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設以所述流體輸送系統的操作為特征的喘振裕度。
2.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其特征在于，所述控制器配置成通過以下檢測所述喘振事件基于所述壓縮機中的所述排放壓力的降低、所述排放壓力的比值和所述排放壓力的比值的改變率檢測所述喘振事件的開始，在所述喘振事件開始之后，監視所述排放壓力直到所述排放壓力降到預期的低排放壓力值以下，并且在所述排放壓力已降到所述預期的低排放壓力值以下之后，當所述排放壓力的比值變成正值時檢測所述喘振事件的結束。
3.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其特征在于，所述喘振參數與通過所述壓縮機的流體流量相關。
4.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其特征在于，所述控制器配置成基于離開所述壓縮機的流體流的排放壓力和所述排放壓力的比值的變化檢測所述喘振事件。
5.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其特征在于，所述控制器包括計時器并且配置成對于預定時間使用所述計時器監視所述排放壓力的變化，并在如果尚未檢測出喘振事件的情況下在所述預定時間已經過去之后重置對于所述喘振事件的搜索。
6.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其特征在于，當所述喘振裕度改變時，所述控制器發出重設警報。
7.根據權利要求1所述的流體輸送系統，其特征在于，所述控制器配置成通過要求所述流體輸送系統操作而重設所述喘振裕度，使得相對于其限定喘振裕度的喘振參數保持比在所述喘振事件開始時記錄的喘振參數值大10%。
8.一種用于包括壓縮機的流體輸送系統的方法，所述方法包括基于所述壓縮機的排放壓力的比值和所述排放壓力的比值的改變率檢測喘振事件的開始；在所述喘振事件開始之后，監視所述排放壓力直到所述排放壓力降到預期的低排放壓力值以下；在所述排放壓力已降到所述預期的低排放壓力值以下之后，當所述排放壓力的比值變成正值時檢測所述喘振事件的結束；并且在所述喘振事件結束之后，基于在所述喘振開始時記錄的喘振參數值重設喘振裕度。
9.一種控制器，包括接口，其配置成從壓縮機接收排放壓力的值，并輸出信號和警報；喘振事件檢測單元，其與所述接口連接并配置成基于所述排放壓力的變化、所述排放壓力的比值和所述排放壓力的比值的改變率檢測所述壓縮機中的喘振事件；以及喘振裕度重設單元，其與所述喘振事件檢測單元和所述接口連接，并配置成在所述喘振事件檢測裝置檢測出喘振事件在所述變化中的模式之后相對于在所述喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設喘振裕度。
10.根據權利要求9所述的控制器，其特征在于，所述喘振裕度重設單元配置成通過要求所述流體輸送系統操作而重設所述喘振裕度，使得所述喘振裕度相對于其被限定的喘振參數比在檢測出的喘振事件開始時記錄的喘振參數值大10%。
全文摘要
本發明涉及用于檢測壓縮機中的喘振和重設喘振裕度的裝置和方法，具體而言，涉及用于基于壓縮機的排放壓力的變化模式檢測喘振事件并用于相對于在喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設喘振裕度的方法、系統和控制器。控制器具有接口，其配置成從壓縮機接收排放壓力值，并輸出信號和警報；喘振事件檢測單元，其與接口連接并配置成基于排放壓力、排放壓力的比值和該比值的改變率的變化檢測壓縮機中的喘振事件；以及喘振裕度重設單元，其與喘振事件檢測單元和接口連接，并配置成相對于在喘振事件開始時記錄的喘振參數值重設喘振裕度。
文檔編號F04B51/00GK102400903SQ20111026865
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月31日 優先權日2010年8月31日
發明者D·加萊奧蒂 申請人:諾沃皮尼奧內有限公司